水泥廠常用電氣設備的控制技術研究

盧珊

摘要 近年來，伴隨著我國社會經濟的高速發展，工程建設的數量與規模逐年擴大，對水泥的需求量不斷提升。水泥廠作為高電耗企業，其電氣設備控制技術水平直接影響到水泥產品的產量及質量，如何提高電氣設備控制技術已經成為水泥廠現代化發展過程中亟待解決的問題。本文主要闡述了水泥廠的PLC及DCS系統，重點研究了水泥廠常用電氣的控制技術及各工段控制方案。

關鍵詞：水泥廠；電氣設備；控制技術

1.PLC與DCS系統概述

1.1 PLC系統

PLC（Programmable Logic Controller）是可編程邏輯控制器的簡稱，主要借助微型計算機技術從而代替傳統的繼電器實現邏輯控制，當前，可編程控制器在水泥廠電氣設備的控制中得到了極為廣泛的應用。PLC系統的基本結構與微型計算機較為相似，主要由電源、中央處理單元、存儲器、輸入輸出接口電路、功能模塊、通信模塊等幾部分組成，其中，中央處理器是PLC的控制中樞，當前多數PLC系統會采用雙CPU構成的冗余系統或三CPU構成的表決式系統，以提高整個系統的穩定性。PLC系統主要包括輸入采樣階段、程序執行階段、輸出刷新階段等三個工作階段，在輸入采樣階段PLC通過掃描方式讀入所有輸入狀態及數據，在程序執行階段PLC根據自上而下的順序掃描永續程序，在輸出刷新階段PLC根據I/O映象區的狀態和數據輸出鎖存電路，并通過輸出電路驅動外設。當前PLC系統的主要品牌有AB、松下、西門子、三菱、富士、施耐德等。

1.2 DCS系統

DCS控制系統（Distributed Control System）是分散控制系統的簡稱，主要通過綜合運用計算機技術、系統控制系統、網絡通信系統、多媒體技術來實現現代大型工業生產自動化設備的綜合控制，具有人機界面及通訊功能，在過程控制及過程管理領域有著極為廣泛的應用。DCS系統主要由現場控制站、數據通訊系統、人機接口單元、機柜、電源等組成，其自身具有開放式結構，可以提供多層開放式數據接口。DCS控制系統有著較高的可靠性，在惡劣環境中仍能保證正常運行，且維修方便，系統內某一組件故障并不會影響系統的整體運行，另外，DCS控制技術先進，對于復雜的生產過程具有較好的綜合控制能力。另外，DCS系統具有可擴展性及可裁剪性，從而極大得提高了系統的適應性，保證了過程控制的經濟性。當前，DCS控制系統在石化、化工、冶金、火電、建材等諸多領域均有應用，也是水泥廠電氣設備過程管理的主要控制系統。

2.水泥廠常用電氣設備控制技術

2.1水泥廠電氣設備控制系統概述

水泥廠電氣設備控制系統的中央硬件設備包括操作員站及工程師站，主要車間的電氣控制室則由生料制備現場站、窯尾喂料及預熱器現場站、窯頭煤磨現場站及水泥粉磨現場站等四個PLC現場控制站組成。現場控制站是電氣設備控制系統的核心單元，主要負責數據采集及控制指令發送，一般由中央處理器、通訊模塊、I/O模塊及安裝機架組成，其中，中央處理器是控制系統的核心，通訊模塊主要負責數據的共享，I/O模塊則負責采集現場信號。在水泥廠電氣設備的集散型控制系統中，生產工藝中的參數檢測及處理、過程回路控制、馬達順序邏輯控制、設備監控、系統測試都是控制系統的要點，具體任務包括電氣設備數字量、模擬量的采集及輸入，模擬量的計算，生產過程的優化，設備信息的輸送及接收，設備信息的處理、顯示及輸出等。

2.2水泥廠常用電氣設備控制方法

水泥廠常用電氣設備的控制方法包括：（1）：普通電機測點：設備啟動條件、設備運行狀態及DCS控制系統對設備驅動的測點是主要內容。（2）：基本控制原理：設備驅動后的運行情況，設備的啟動故障、運行故障、安全聯鎖、下位聯鎖、抖動及延時保護控制等，主要通過計算機參與過程控制。（3）：組操作：即將設備根據生產工藝要求的不同劃分為若干組，然后利用PLC系統進行成組啟動及停車控制，如在粉磨工段即可分為稀油站組、系統風機組、成品輸送組、選粉機組、提升機組、磨主電機水電阻組、喂料組等。（4）：電機正反轉：包括電動液壓推桿、閘板閥等電機正反轉設備的控制。（5）：高壓電機控制：高壓電機的控制與低壓電機較為相似，差別在于高壓電機增加了高壓控制保護。

2.3水泥廠各工段控制方案

水泥廠的生產工段有以下五個階段：一是生料粉磨階段，包括生料配料的自動控制、DCS系統對標定、計量過程的控制、X熒光分析儀及生料配比的閉環自動控制、分組設備的解鎖啟停控制保護等；二是煤粉制備階段，窯頭及窯尾的自動穩流、煤磨出口風溫的閉環自動控制、煤粉稱重倉的自動穩流以及分組設備的解鎖啟停控制保護都是這個階段的主要控制內容；三是燒成窯尾階段，該階段的主要控制技術包括生料均化庫定時充氣和卸料的自動控制、生料稱重倉的閉環自動控制、電收塵及C1筒CO含量的聯鎖保護、窯尾預熱器自動定時吹堵及堵料預警的控制等、分組設備的解鎖啟停控制保護；四是燒成窯頭階段，該階段窯頭罩壓力與窯頭排風機轉速的閉環自動控制、篦冷機一室篦下壓力與篦速的閉環自動控制、分組設備的解鎖啟停控制保護等是控制方案的主要內容；五是水泥粉磨階段，該階段主要重視水泥配料調速皮帶秤定量給料的自動控制、水泥磨機負荷與產量的閉環自動控制、輥壓機的啟停控制及保護、各分組設備的解鎖啟停控制保護等。

3.結語

PLC系統及DCS控制系統是工業生產中常用的電氣設備控制系統，在水泥廠電氣設備控制中也有著極為廣泛的應用。現場控制站是水泥廠電氣設備控制系統的核心，主要車間由生料制備現場站、窯尾喂料及預熱器現場站、窯頭煤磨現場站及水泥粉磨現場站等四個PLC現場控制站組成。水泥廠常見電氣設備的控制方法主要包括普通電機測點、基本控制原理、組操作、電機正反轉、高壓電機控制、直流調速電機的控制等，在水泥生產的生料粉磨、煤粉制備、燒成窯尾、燒成窯頭、水泥粉磨等不同工段，電氣設備控制的工作要點都各不相同。

參考文獻：

[1]趙金龍.芻議電氣設備的控制系統[J].中國新技術新產品，2011（04）：99-101.

[2]胡雪東.電氣設備控制系統故障處理及預防措施探析[J].中國新技術新產品，2014（05）：25.

[3]魯笑天.水泥廠電氣設備監造要點[J].電氣自動化，2013（5）：88-89.

[4]王磊，薛雙岺.電氣自動控制設備可靠性探討[J].科技傳播，2011（19）：92-94.